CN107153348B - 具有恒定的双截面的尺寸减小的游丝 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种一体式游丝，该游丝包括单个条状件，该条状件自身在内圈和外圈之间卷绕，该条状件具有这样的几何结构，即，使得当游丝的收缩角度具有360度的值时，在从内圈到倒数第二圈的各线圈之间具有大体上恒定的距离。

Description

具有恒定的双截面的尺寸减小的游丝
技术领域
本发明涉及一种尺寸减小的游丝，更具体地，这种游丝意在与摆轮配合以构成谐振器。
背景技术
硅游丝的成本大体上与其表面积成比例，即，在同一晶片上能够蚀刻的游丝越多，游丝的单位成本越低。
然而，不可能随意减小尺寸，因为游丝的线圈在收缩状态或扩展状态下必须彼此不接触。
发明内容
本发明的一个目的是通过提出一种尺寸减小的游丝，同时保证其线圈在收缩状态下或扩展状态下彼此不接触来克服全部或部分上述缺点。
为此，本发明涉及一种一体式游丝，该游丝包括单个条状件，该条状件在内圈和外圈之间自身卷绕，该条状件在不工作时，在内圈的端部和倒数第二圈之间包括第一区域，在该第一区域中，各线圈之间的节距连续地增大，从而当游丝的收缩角度具有360度的值时，在从内圈到倒数第二圈的各线圈之间具有大体上恒定的距离。
有利地根据本发明，应理解，减小了游丝的尺寸，同时保证在收缩状态下和可能地也在扩展状态下线圈之间的恒定的最小距离。因此，可以尝试使游丝的尺寸最小化，而不损失计时性能。使用这种游丝，可以优化在同一晶片上蚀刻的游丝的数量，以降低单位成本。
根据本发明的其它有利变型：
-在第一区域中，各线圈之间的节距以恒定值连续地增大；
-第一区域具有恒定的截面；
-游丝包括第二区域，该第二区域是第一区域的延伸，并且包括在倒数第二圈的起点和外圈的端部之间，在该第二区域中，节距连续地增大，使得当游丝的扩展角度具有360度的值时，在倒数第二圈和外圈之间存在最小距离，以防止它们之间的任何接触；
-在第二区域中，节距以恒定值连续地增大；
-第二区域包括第一部分和第二部分，该第一部分的截面大体上与第一区域的截面相等，该第二部分是第一部分的延伸，其截面是增大的；
-条状件的截面在第二区域的第二部分的起点和外圈的端部之间是恒定的；
-游丝是硅基的。
本发明还涉及一种谐振器，其特征在于，该谐振器包括与根据上述变型中任一项所述的游丝配合的摆轮。
附图说明
从下文参考附图通过非限制性示例给出的描述中，其它特征和优点将清晰地显现出来，图中：
-图1是根据本发明的游丝在收缩状态下的顶视图。
-图2是根据本发明的游丝在不工作位置的顶视图。
-图3是根据本发明的游丝在扩展状态下的顶视图。
-图4是示出线圈之间的节距随着游丝在不工作时的圈数而变化的曲线图。
-图5是示出线圈的厚度随着游丝在不工作时的圈数而变化的曲线图。
-图6是示出线圈之间的距离随着游丝的圈数和游丝的运动而变化的曲线图。
具体实施方式
本发明涉及一种具有减小的尺寸的游丝，该游丝意在与摆轮配合，以构成用于钟表的游丝摆轮类型的谐振器。
本发明的发展始于在同一硅基晶片上优化游丝的数量，同时保证各游丝的线圈在收缩状态下或扩展状态下彼此不接触。然而，应理解，游丝不受硅基材料限制。以一种非限制性方式，应理解，相同的逻辑可适用于使用LIGA方法(即由导电材料或可以制成晶片的任何其它材料)构成的游丝。
术语“硅基”是指包括以下的材料：单晶硅、掺杂单晶硅、多晶硅、掺杂多晶硅、多孔硅、硅氧化物、石英、硅土、氮化硅或碳化硅。当然，当硅基材料是结晶相时，可以使用任何结晶取向。
如图2所示，本发明由此涉及一种一体式游丝1，该游丝1包括单个条状件3，该条状件3在内圈SI和外圈SE之间自身卷绕。根据本发明，游丝1的条状件3在图2中处于其不工作位置，并且包括在内圈SI的端部5和倒数第二圈SP之间的第一区域A，在该第一区域中，各线圈之间的节距如图4所示连续地增大。
此构型有利地意味着，当游丝1在收缩状态下时，即当内圈SI的端部5已经关于游丝1的中心进行大体上-360°的旋转时，如图1所示，从内圈SI到倒数第二圈SP的各线圈之间存在大体上恒定的距离。
优选地，如图4所示，在第一区域A中，各线圈之间的节距以大体上恒定的值ΔV1连续地增大。另外，优选地根据本发明，如图5所示，第一区域A具有恒定的截面。因此，例如，该恒定的截面可以具有包括在10和50μm之间的恒定厚度E1，和包括在50μm和250μm之间的恒定高度。
有利地根据本发明，根据一个可选择的附加特征，游丝1包括第二区域B，该第二区域B是第一区域A的延伸，并且包括在倒数第二圈SP的起点和外圈SE的端部7之间。第二区域B在倒数第二圈SP和外圈SE之间具有一定节距，该节距如图4所示连续地增加。
此有利构型意味着，当游丝1在扩展状态下时，即当内圈SI的端部5已经关于游丝1的中心进行大体上+360°的旋转时，如图3所示，在倒数第二圈SP和外圈SE之间存在最小距离，即预先确定的被保证的安全距离，以便特别是防止倒数第二圈SP和外圈SE之间的接触。
优选地，如图4所示，在第二区域B中，各线圈之间的节距以第二恒定值ΔV2连续地增加。如图4所示，第二区域B的第二恒定值ΔV2优选地大于第一区域A的第一恒定值ΔV1。
另外，如图5所示，第二区域B优选地根据本发明包括第一部分B1和随后的第二部分B2，该第一部分B1具有与第一区域A的截面大体上相等的截面，该第二部分B2中的截面增加。优选地，如图5所示，条状件的截面在第二区域B的第二部分B2的起点和外圈SE的端部7之间是恒定的。
另外，优选地仅通过条状件3的厚度的变化来增加截面，即条状件3具有恒定的高度。因此，如图5所示，第二区域B的第二部分B2的第二恒定厚度值优选地大于第一区域A和第二区域B的第一部分B1的第一恒定厚度值。因此，例如，第二区域B的第二部分B2的恒定的截面可以具有包括在25和75μm之间的恒定厚度和包括在50μm和250μm之间的恒定高度。
图4示出表示线圈之间的节距随着游丝在不工作时的圈数的变化的第一曲线图。可以看出，在游丝1的第一区域A中，第一区域A的节距以值ΔV1恒定增加，直到第二区域B。从第二区域B到外圈SE的端部7，节距以值ΔV2恒定增加。如图4所示，第二区域B中的节距的恒定增量ΔV2比第一区域A中的增量ΔV1显著得多。
以互补的方式，图5示出的第二曲线图间接地示出条状件3的截面的变化。实际上，由于借助晶片进行制造在本质上需要大体上恒定的高度，因此图5仅表示了线圈厚度根据游丝的圈数的变化。可以看出，游丝1的第一区域A具有恒定的截面E1，直到第二区域B。更精确地，第二区域B具有第一部分B1和第二部分B2，该第一部分B1的截面大体上保持与第一区域A的截面E1相等，该第二部分B2是第一部分B1的延伸，其截面是增大的。
如图5所示，条状件3的截面E2在第二区域B的第二部分B2的起点和外圈SE的端部7之间大体上恒定。特别地在图5的示例中可以看出，第二区域B的第二部分B2的截面E2几乎是第一区域A和第二区域B的第一部分B1的截面E1的两倍。
最后，图6示出表示线圈之间的距离随着游丝的圈数的变化ΔP的曲线图。更具体地，对于在图1中的收缩状态下(曲线用正方形□标记)、在图2中的不工作状态下(曲线用三角形△标记)和在图3中的扩展状态下(曲线用圆形○标记)的游丝，示出线圈之间的距离ΔP。
因此，在用圆形(○)标记的扩展状态下，可以看出，在游丝1的第一区域A中，线圈之间的距离ΔP包括线圈之间的这样的距离ΔP，即，该距离ΔP连续地增加，直到与端部7的外桩的固定附接点使线圈之间的距离返回最小值，即预先确定的被保证的安全距离。在图6的示例中，可以看出，预先确定的被保证的安全距离约为50μm。
这是合逻辑的，因为在其不工作状态下，在图6中用三角形△标记的曲线与图4的曲线相同。最后，在用正方形(□)标记的收缩状态下，可以看出，在游丝1的第一区域A中，线圈之间的距离ΔP包括线圈之间的这样的距离ΔP，即，该距离ΔP以一定的低斜率连续地增加，使得距离ΔP可以被认为在第一区域A中大体上恒定。在图6的示例中，可以看出，第一区域A中的距离ΔP约为35μm。随后可以看出，在线圈之间的距离ΔP方面，朝着外圈SE的端部7，第二区域B具有比第一区域A更加明显的连续增量。
在图6中，应注意，具有圆形(○)和正方形(□)的曲线的最小值不相等。然而，它们可以在几何上被制造成相等。
类似地，图4至6描述的值仅用作示例。根据游丝和/或游丝所属的谐振器的构型，所选择的最小值可以与图6中作为示例而选择的35微米不同。因此很清楚，具有圆形(○)和正方形(□)的曲线的最小值可以各自被选择成分别小于或大于50和35微米。
然而，有利地根据本发明，应理解，游丝1的这些特定特征允许游丝在不工作时更加紧凑，同时在收缩状态下和可能地也在扩展状态下保证线圈之间的恒定的最小距离。因此，游丝的尺寸可以最小化，而不会由此损失计时性能。使用本发明的游丝，可以优化在同一晶片上蚀刻的游丝的数量，以降低单位成本。
当然，本发明不受所示示例的限制，而能够具有本领域技术人员可以想到的多种变型和改变。特别地，几何结构，即节距和截面的变化，诸如线圈的厚度和数量，可以根据所设想的应用而改变。
例如，另外，可以减少线圈的数量以进一步减小游丝的尺寸。
同样清楚的是，在不背离本发明的范围的情况下，收缩或扩展的360°角度可以更小。实际上，选择该角度是因为：在机械方面，在游丝摆轮类型的谐振器中，在理论上不能超过该角度。然而，重点不是距离最小时的角度，而是要保证永远不超过该最小距离。因此应理解，可以有意地将该角度选择得更小，因为根据机芯的构型，很明显在正常操作中将不会超过该角度。
另外，图4的纵坐标值是非限制性的。因此，根据第一区域A的截面，第一区域A的最小节距和/或第二区域B的最大节距可以变化。因此很清楚，仅保持了节距的变化，而不必具有相同的最小和/或最大值。
类似地，图5的纵坐标值是非限制性的。因此，根据第一区域A的截面，第一区域A的最小截面和/或第二区域B的最大截面可以变化。因此很清楚，仅保持了截面的变化，而不必具有相同的最小和/或最大值。
最后，尽管基于厚度的变化进行了计算，但是很明显，该变化必须理解成截面的变化，即，该变化适用于游丝条状件的高度和/或厚度。

Claims (7)

1.一体式游丝(1)，该游丝(1)包括单个的条状件(3)，该条状件(3)自身在内圈(SI)和外圈(SE)之间卷绕，该条状件(3)在不工作时具有：
-在内圈(SI)的端部和倒数第二圈(SP)之间的第一区域(A)，在该第一区域中，各线圈之间的节距连续地增大，使得当游丝(1)的收缩角度具有360度的值时，在从内圈(SI)到倒数第二圈(SP)的各线圈之间具有大体上恒定的距离；
-第二区域(B)，该第二区域(B)是第一区域(A)的延伸，并且包括在倒数第二圈(SP)的起点和外圈(SE)的端部(7)之间，在该第二区域中，节距连续地增大，使得当游丝(1)的扩展角度具有360度的值时，在倒数第二圈(SP)和外圈(SE)之间存在最小距离，以防止倒数第二圈(SP)和外圈(SE)之间的任何接触，第二区域(B)包括第一部分(B1)和第二部分(B2)，该第一部分(B1)的截面大体上与第一区域(A)的截面相等，该第二部分(B2)是第一部分(B1)的延伸，并且具有增大的截面。
2.根据权利要求1所述的游丝(1)，其特征在于，在第一区域(A)中，各线圈之间的节距以恒定值(ΔV1)连续地增大。
3.根据权利要求1或2所述的游丝(1)，其特征在于，第一区域(A)具有恒定的截面。
4.根据权利要求1或2所述的游丝(1)，其特征在于，在第二区域(B)中，节距以恒定值(ΔV2)连续地增大。
5.根据权利要求1或2所述的游丝(1)，其特征在于，条状件(3)的截面在第二区域(B)的第二部分(B2)的起点和外圈(SE)的端部(7)之间是恒定的。
6.根据权利要求1或2所述的游丝(1)，其特征在于，游丝(1)是硅基的。
7.谐振器，其特征在于，该谐振器包括与根据权利要求1或2所述的游丝(1)配合的摆轮。
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CH711676A2 (fr) Spiral à encombrement réduit à section variable.

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